Kategorier
Filosofi Vetenskap

Kvantrealism

Vår erfarenhet av vardagen förslår inte i att förstå den lilla värld som beskrivs i kvantmekaniken. Ända sedan dess rötter i början av förra seklet har man i fysiker- och för all del även filosofkretsar sökt tolka innebörden av kvantmekaniken på ett djupare plan, och förhärskande under större delen av tiden har varit den realistiska Köpenhamnstolkningen.

I den senare skiljer man den matematiska modellen från den underliggande verkligheten, och det faktum att ljus eller för den delen en materiepartikel matematiskt kan förstås som endera en partikel eller en våg innebär ingen motsvarande sådan uppdelning i den fysiska verkligheten. Faktum är här att ljus varken är en våg eller en partikel, utan en excitation i ett kvantfält som manifesteras som antingen en partikel eller en våg beroende på hur man väljer att mäta eller observera.

Våg–partikeldualiteten är således en chimär som råkar uppträda i vår makrotolkning av en kvantmekanisk händelse, likt en skugga som framträder mot en vägg när ljus belyser ett objekt – skuggan är inte verklig, utan ett följdfenomen, på samma sätt som ljus manifesteras i «färger» enbart som en psykologisk tolkning.

Det klassiska dubbelspaltexperimentet är här belysande, då elektroner som skjuts mot en skärm med två små spalter uppvisar ett för vågor typiskt interferensmönster, även om man bara skjuter en elektron åt gången. Det går inte a priori att veta genom vilken av spalterna elektronen – eller ljus för den delen – väljer att passera, och om man försöker ta reda på det försvinner interferensmönstret. Elektronen tycks alltså passera båda spalterna likt en vattenvåg genom att interferera med sig själv, och den underliggande kvantmekaniska matematiken ger att den beskrivande vågfunktionen kollapsar i en bestämd lokalitet vid mätning, varvid elektronens färd blir bestämd.

Den realistiska tolkningen är här att interferensmönstret är ett rent statistiskt fenomen, och att elektronen förblir en elektron hela tiden – det vill säga en excitation i ett kvantfält, som manifesteras som en dimensionslös punktpartikel utan utbredning – och att systemet på makronivå är behäftat med sådan osäkerhet att vågmönstret uppstår som statistisk interferens när ett flertal partiklar bombarderar väggen. Elektronen tar givetvis bara vägen genom en spalt, men exakt vilken går inte att veta, utan är förknippat med en sannolikhet som uttrycks av den kvantmekaniska vågfunktionen för systemet.

En annan populär tolkning gäller tankeexperimentet Schrödingers katt, rörande en katt som stängs in i en låda med en anordning som med femtio procents sannolikhet avger en dödlig gas inom en viss tid. Formellt är katten då i ett superponerat tillstånd (|död⟩ + |levande⟩) / √2, och först genom att öppna lådan och därmed göra en observation «kollapsar» vågfunktionen i en verklighet av att katten antingen är död eller levande. Den realistiska tolkningen är här att kattens tillstånd av död eller levande existerar oberoende av en observatör, medan den mer psykedeliska tolkningen alltså ger att katten är både död och levande tills någon tittar efter.

Den dominerande inställningen har trots allt varit att ett träd som faller i skogen gör detta oberoende av en extern observatör, och att det även genererar ett ljud av att falla även om ingen är där för att bevittna händelsen. Månens existens är inte beroende av huruvida någon observerar dess rund.

Under senare år har emellertid den så kallade flervärldstolkningen – ej att förväxla med multiversumhypotesen – vunnit terräng. I denna kollapsar inte vågfunktionen, utan varje tänkbart utfall för ett system realiseras i en klyvning i separata universa. För Schrödingers katt innebär detta ett universum där katten lever vidare, och ett annat där katten förvisso dog.

Tolkningen är förknippad med en kombinatorisk explosion som heter duga, då varje enskilt kvanttillstånd bifurkeras i nya universa. Bara av det skälet borde man rata tolkningen som psykedeliskt svammel, men av någon anledning finner man den ändå på sina håll attraktiv.

Eftersom det inte finns något känt sätt att fysiskt kopiera universum i en ny instans, innebär tolkningen även att vi överhuvudtaget inte befinner oss i en fysisk verklighet, utan snarare i något slags numerisk matris av kvanttillstånd, där excitationer i det fält som beskriver denna matris ger förnimmelse av rumtid – det vill säga ett slags hologram.

I matrisen innebär en bifurkation i två separata universa då en gemensam underliggande grund, fast med «pekare» som hänvisar till respektive universum eller snarare till de enskilda tillstånd som skiljer respektive universum åt. Det måste då finnas en central för dessa pekare, som snabbt växer mot oändligheten – eller i vart fall långt mycket större än det totala antalet partiklar i universum –, vilket även det tycks vara en snurrighet som är svår att förena med någon som helst realism.

Kosmologi är på sätt och vis naturvetenskapens «teologiska» gren, där man spekulerar fritt och vilt, kanske i ren desperation av att inte komma ur standardmodellens fysik. Man söker med ljus och lykta efter en ny fysik, och för att göra sig relevant och publicerbar griper man efter alla möjliga halmstrån, det ena mer absurt än det andra.

Det är ett uttryck för den fysikens kris som råder, med underliga platshållare som «mörk materia» och «mörk energi» för företeelser man inte förstår men ändå infererar måste finnas för att få det att gå ihop, om än med sina egna inneboende underligheter. Men för dessa kvantmekaniska spekulationer om flera världar finns inte ens i princip någon möjlighet att verifiera eller falsifiera hypoteserna, vilket gör att de faller utanför vetenskapens ramar helt och hållet – det är möjligen filosofi, men kanske mer religion, flummiga åsikter som mest verkar bero av auktoritet hos den som företräder dem, i avsaknad av konkreta bevis.

Själv hör jag till den hårda realismens skola, och månen är ingen grön ost utan en bestämd fysisk kropp i ett enskilt universum som inte är bifurkerat ur andra tillstånd. Möjligen finns andra universa, men de är då kausalt avskilda vårt och har ingen gemensam grund, annat än möjligen Big Bang.

Min realism gör gällande att jag antingen äter en pannkaka eller inte, inte att båda tolkningarna är giltiga och att jag därmed skulle sakna vilja eller förmåga att påverka mitt vidare öde. För det är nämligen konklusionen av flervärldshypotesen, en determinism som ger att alla upptänkliga tillstånd förverkligas och därmed omkullkastar allt vad fri vilja heter. Det är en sorts fysikens relativism som inte är och inte kan vara verklig.